惠安广电空调系统设计
惠安广电空调系统设计

福建省合道建筑设计有限公司  陈锦华 许丁雪 徐鹏
摘  要  本文阐述了惠安县广播电视大楼的空调系统设计,对于这类建筑的特殊功能和工作环境的特殊性,结合各项经济技术指标等诸多因素,根据各种空调系统运行环境、特点等方面的选择与比较,最终采用了数码涡旋中央空调。本文着重分析了结合建筑特殊功能的合理设计、选用合适的空调系统、因地制宜地布置室内外机组、合理系统分区、室内气流组织设计、新风处理方式等方面的内容。将数码空调系统与此类特殊建筑紧密联系在一起,既保证了建筑功能的完整性,又将数码空调系统潜在优势发挥得淋漓尽致。
关键词 广播电视大楼  数码空调  电磁干扰  合理设计
The design analysis on the digital air conditioning system in huian broadcasting and television building
By Chen Jin hua, Xu Ding xue and Xu Peng
Abstract  This paper presents the design and construction principle of  air conditioning system in special building, according to the design analysis on the air conditioning system in huian broadcasting and television building. The requirements on air conditioning system, however, often change according to architectural construction and function. A digital scroll central air-condition system is adopted finally after considering the particularity of function and work environment of the building and various technical and economical indexes, and comparing the running environment, characteristics and requirements of different air conditioning systems. This paper focuses on the analysis of the followings: the reasonable design according to the special functions, the selection of conditioning system, the suitable arrangement of air-conditioner both indoor and outdoor, the reasonable system district, the design of  indoor airflow organization and the control methods of fresh air handling units. Connecting the digital air conditioning system and the special buildings together closely, which not only ensures the integrity of the functions of the building, but also makes the potential advantages of  the system expression incisive and vivid, and provides available experience for the design of the air conditioning system in the similar buildings.
Keywords  Broadcasting and television building, Digital air conditioning, Electromagnetic interference , Reasonable design
Fujian Hordor Architecture Design CO., LTD.

1 工程概况
福建省泉州市惠安县广电大楼是为了适应惠安县广播电视事业发展需要而建设的“一局二台一中心”的综合性建筑,也是惠安县委、县政府2006年社会事业重点建设项目-城南新区标志性建筑。
广电大楼是由广播电台、有线电视台、广播电视网络中心和广播电视事业局等几种功能用房组成。主体建筑地上17层,地下1层,裙房1~2层。建筑1层为门厅、展示厅、广电营业厅、多功能厅等;2层为网络中心办公区域、报告厅等;3层为记者办公、广告部办公等;4层~11层为广播电视技术用房;12层~17层为广播电视事业局广播电台、有线电视台办公用房。主体建筑西北侧为3层高附属楼,功能为职工餐厅、厨房等。建筑主体高度64.1m,总建筑面积22380 m2,效果图如下:


2 空调系统方案的确定
不能影响建筑本身的功能是整个工程的宗旨,结合本工程的经济性与合理性,多联式空调机系统以其设计、安装简单、布置灵活、节省空间、部分负荷状态下能效比高、运行成本低、运行管理方便、维护简单、可实现分户计量、分期建设的优点成为了本工程的首选方案[1]。
首先,广播电视大楼具有其特殊的功能和使用特点:记者办公室、办公室、接待室、展览厅等人员流动性大;会议室等使用时间不固定,人员变化大;设备用房等散热量大,人员少等。可以看出各房间功能复杂,使用时间不同,因此选用多联式中央空调,便于灵活控制。
其次,综合对比各种压缩机的特性:由于广播电视大楼周围存在很多的电磁波和高频波,而变频机组要尽量避免在有电磁波或高频波产生的场所使用,因此选用数码涡旋压缩机。
综合考虑以上因素,最终确定以数码多联机系统作为本建筑空调系统的优选方案。
本项目共选用不同规格的CM标准系列空调室外机13台(组),风管式空调室内机68台,嵌入式空调室内机130台。

3 空调系统的设计参数与空调设备的配比选型
根据该建筑功能、环境等具体情况,本工程室内空调设计参数的选取如表1所示。
表1  室内空调设计参数

房间名称

夏季

新风量

噪音dBA

温度/

相对湿度/%

[m3/h·p]

 

演播室、多功能厅

25

60

30

50

办公室

25

60

30

45

控制室

25

60

20

50

传输、数控、电源机房

25

60

20

50

节目制作室、录音室

25

60

30

30

营业厅

25

60

20

50

大厅、休息厅

25

60

10

50


空调系统以夏季制冷为主,按照空调系统设计冷负荷计算方法,考虑到人员的热湿负荷以及人们使用空调的习惯,并根据整个空调系统同时使用情况和负荷变化情况合理分配了系统和配置了室内外机组。
每组室外机控制大楼1层的空调系统。同一层中,不同朝向的房间、使用时间有差异的房间组成1个空调系统,使每组空调设备的运行能在较高能效比之下,确保空调系统运行节能。
1层~6层的室外机放置在3层建筑的屋面上,7层~10层的室外机放置在4层建筑的屋面上。由于室外机体积相对较小,安放于屋面上对周边环境影响不大,较好地解决了室外机的安置问题,而且不影响建筑的美观,同时室外机均设于屋面,通风良好、噪声振动对建筑的干扰小,而且便于安装及维修。
由于建筑装修结构等不同,对室内机的型号选择上存在差异。对于设计吊顶的房间大多数选择嵌入式室内机,个别地方因为装修特点采用风管式(S型)室内机(如大会议室采用S型风管与阶梯型吊顶配合,风口设置在梯形天花板内侧,有效隐蔽送回风口,有利于会议室造型设计)。房间的开间和进深均较小的房间选用1台,较大者选用2台。
本设计对室内、室外机在100%~110%的范围内进行优化匹配。

4 本建筑空调系统的设计特点
4.1系统分区
在系统分区过程中,遵循了经济性和实用性原则。在底层包含裙房的部分,合理地把存在使用时间差异而且不同朝向的房间划分在同一个系统中,这样降低了室外机的容量,减少了投资。4层以上,以层为单位,每层设计一个系统,这样不仅实现了分层控制而且减少了因管路过长而能耗损失的部分。
4.2确定凝结水排放方式。
凝结水采用就近排放的原则,以尽可能短的管路排出室外。一般将管路长度控制在25~30m之间,这样保证管路坡度的要求,可以大量节省高度空间,还能保证管路的畅通,避免冷凝水漏水隐患。有些室内机自带了高扬程排水提升泵,排水扬程达到750mm,使室内机的暗装定位不受排水远近的影响,保证了室内机的排水能力。
4.3空调室外机的位置
“喷气增焓”技术的使用,保证了长距离室内机液态制冷剂的供给,实现了总管长度可达1000m,最大等效管长220m,最大实际管长200m,第1分支到最远室内机可达90m的优异特性。
为了不影响大楼的美观,同时考虑建筑高度和空调系统的配管长度,将空调室外机组设在了大楼3裙房和4楼的屋顶上。由于室外机体积相对较小,并对屋顶进行合理的装饰,最大限度地减少对建筑环境视觉的影响。
4.4优化确定冷媒管的路由
管路采用就近接入原则,在不影响建筑结构和装修风格的前提下,尽可能地缩短管长、减少附件的数量。
4.5无电磁干扰和电源污染
由于大楼内需要安装播音监控设备和其他电子设施,空调系统不应产生任何电磁干扰,在系统设计方面和选型上都注意了这一点。
变频空调在频率转换过程中产生的高次谐波,无论对人还是对精密仪器都是非常有害的。
DVM PLUS III 运行时所有电源驱动部件均无需变频器,不会出现谐波,对空调本身不会积聚变频静电,对周围电气设备不产生干扰影响,对人体不产生辐射隐患。这样不仅避免投资昂贵的电磁干扰消除设备,还使系统更加简洁可靠。
4.6节能、环保
“喷气增焓”技术提高了压缩机低温下的回气量,使低温环境制热能力提高了20%。
多联机采用R410A新型环保冷媒,具有系统能量效率高、TEWI指数高、热转换系数大、除湿效果好、热泵性能好、传热性能佳、无温度滑移现象、制冷剂充灌量小等优点。DVM PLUS Ⅲ实测综合性能系数IPLV(C)高达4.55,超出国家节能认证标准IPLV(C)≥3.40的评定指标30%以上。DVM PLUS Ⅲ全面采用新型直径为φ8的多齿内螺纹管,管内热交换性能增大30.8%。换热器亲水铝箔采用G-fin专利设计,热交换率提高13%,制热除霜间隔时间大约为普通热交换器的1.4倍。
数码涡旋压缩机采用恒定转速的工作模式,在恒定转速的基础上进行负载与卸载的转换,负载时需要压缩冷媒气体做功,而卸载时仅维持电机空转,因此压缩机卸载时的能耗非常低,约仅为负载的10%,实现了低能耗。
DVM PLUS Ⅲ的运转声音只有21dB,运转声音较低;室外机的风扇采用降噪音设计,而且数码涡旋压缩机没有高低转速的变化,也没有变频器产生的高频噪音,因此室外机振动小,噪音低。
设计中对空调系统的组合进行必要的优化。对于部分楼层,由于建筑面积大、功能多,在设计时将办公房间、大厅和接待室等房间进行了合理划分,室内机组分别由不同的室外机组承担,设计中每台室外机所负担的负荷类别基本一致,使各自区域实现独立的控制调节,尽量保证空调系统能够按照各自的系统运行或停机,同时系统划分时还要注意避免运行中个别系统出现所带负荷偏低的问题,有效提高运行效率,也节约了能源。
4.7系统运行安全可靠
由于采用数码多联机系统,具有设计、安装简单的优点,而且机身小巧,节省空间,降低了施工难度。同时,系统设备在部分负荷状态下能效比高、运行成本低,运行管理方便、维护简单。
DVM PLUS Ⅲ没有变频器高温散热的困扰,54℃的运转上限更好地解决了室外机集中散热或内置散热的问题,使运转更稳定。
4.8数码控制技术特点
S-NET先进的可视化控制软件,既可以对个别机组单独控制、分区控制,也可以对系统所有的机组进行统一控制, 实现房间控制、系统监测、循环监测、维护监测、日程控制、分区控制等多角度的管理模式。
通过室外机控制板设置以及使用S-NET进行数据采集,可以自动计算、显示应添加的冷媒量,确保空调系统处于最优化的能效状态。实现智能自测添加冷媒量。
DVM PLUS Ⅲ室外机可以自动检测每台室内机的蒸发温度,将该蒸发温度对应的压力值与设计压力值进行对比分析,自动调整机组运转压力和电子膨胀阀开启度以改善室内机的容量衰减值。同时 DVM PLUS Ⅲ还可以进行智能自动诊断,如发生故障,能将其以代码的形式显示在控制器上,以便维修人员迅速找到故障点并排除故障。同时DVM PLUS Ⅲ采用了应急后备运转技术,当某个压缩机发生故障时,其他无故障的压缩机可以继续运转不至于使系统停机,而且每个室外机模块均有独立的控制电路,即使某个模块控制电路出现故障,其余无故障模块还可以继续运转。
4.9其他工程特点
DVM PLUS Ⅲ降低了运行成本。室外机可以根据室内机的容量需求自动调节空调容量输出以及压缩机功率。
室外机模块化,不仅节省了空间,还方便运输和安装。每个机组相对独立,系统组装连接简单,可根据建筑投入使用情况分期安装,分散设备投资。

5 新风处理方式
为保持空调区域内健康舒适的环境,必须保证足够的新风进入室内。
广播电视大楼主要为办公场所,办公时间长、办公时段人员密集、新风量大、换气次数多、能量损失多,因此本项目选用全热交换器,利用室内回风中的能量来预冷室外引入的新风,从而达到降低新风能耗的目的。将全热交换器应用于中央空调系统中,不但可以提高室内空气品质,而且可以有效地降低新风负荷,减少冷热源设备的装机容量,提高空调系统运行效率、节省系统运行费用。

6 结论
6.1 对于此类功能多样的广播电视大楼,因各个房间的功能和使用时间不同,采用多联式中央空调形式在可靠性、舒适性、经济性、节能上具有很大优势,尤其是无电磁干扰的数码涡旋多联机空调非常适用于此类广播电视大楼。
6.2在此类大楼的空调设计中,应特别注意系统划分、室内机的选择及布置、管路布置及通风散热和新风处理等方面。
6.3在此类建筑中,合理地布置管路、采用一些节能设备,可以明显降低能量消耗。(责编:罗增润)

参考文献
1中国建筑标准设计研究院.国家建筑标准设计图集07K506多联机空调机系统设计与施工安装.北京:中国计划出版社,2009.1

 
 
 
 
 
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